專利名稱：變頻超聲波強化提高荔枝冷凍速度與品質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷凍食品技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及變頻超聲波強化提高荔枝冷凍速度與品質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
食品凍藏技術(shù)是通過降低溫度以及改變食品中水的形態(tài)的方式，來抑制微生物及酶類的活動和降低食品基質(zhì)中的活性，從而防止食品腐敗，保持食品的新鮮度和營養(yǎng)價值。食品凍藏技術(shù)是目前效果較好、價格較低、保鮮時間較長、最普遍采用的食品貯藏方法。一般來說，在冷凍過程中，慢速凍結(jié)由于熱傳遞速度相對較慢，水分集中在細胞外結(jié)晶，由于細胞內(nèi)外濃度差，使細胞發(fā)生收縮，過分脫水。而且細胞間冰晶會撕裂細胞間原有的緊密聯(lián)系，破壞組織結(jié)構(gòu)。另外，慢速冷凍時，由于過冷度小，冰核形成速度小于冰晶成長速度，所以冰晶比較少，體積較大，而過大的冰晶會把細胞刺破，造成胞內(nèi)液汁外泄，形成不可逆的質(zhì)量損失。而在快速凍結(jié)的過程，熱量傳遞的速度比水分滲透過程快，細胞內(nèi)的水來不及滲透出來而被過冷形成冰晶。這樣，細胞內(nèi)形成數(shù)量多而體積小的冰晶。因此，提高冷凍過程中的凍結(jié)速度是控制冰晶大小和分布，即凍品品質(zhì)的關(guān)鍵。將超聲波技術(shù)結(jié)合食品的凍結(jié)工藝，由于超聲波的物理效應(yīng)(空穴效應(yīng))降低冰晶成核所需要的過冷度，促進晶核的形成，尤其在難于成核的低過冷度的環(huán)境中，利用超聲波可有效地促進成核；對于較大的冰晶體還有破碎的作用；強度較大的超聲波產(chǎn)生的氣泡還可以有效充當晶核，從而增加冰晶數(shù)目，進而減小冰晶體積。而且超聲波空穴效應(yīng)產(chǎn)生強烈的攪動及微氣化現(xiàn)象可以加速凍結(jié)食品的傳質(zhì)、傳熱系數(shù)。Mathieu和Roman在2009年對的10%的甘露醇水溶液用35kHz的超聲波處理Is后，通過確定冰晶尺寸和操作條件(過冷度和超聲功率)之間的經(jīng)驗關(guān)系說明了，增大過冷度和超聲功率可以減小冰晶的尺寸。Adriana Delgado和Da-WenSun等人在2007年對浸潰在冷凍液中冷凍的蘋果在冰點附近輔助以40kHz的超聲波處理，超聲波功率131.3W(0.23W/cm2)，處理時間一共120s，食品中心特征凍結(jié)時間(由_1°C降至_7°C所需時間)，相比沒有處理的蘋果縮短了 8% (P〈0.05)。HosseinKiani和Da-Wen Sun等人在2011年用不同的輻射時間以及超聲強度處理作為食品模型的瓊脂凝膠，證明超聲波能降低結(jié)晶需要的過冷度，而且縮短了冷凍時間。在2012年他們證實超聲波輔助浸潰法冷凍過程中，高功率超聲波能提高表面的熱交換速度，從而加速凍結(jié)過程。在2006年，華云等人研究體外實驗條件下超聲頻率和強度對其溶栓效率的影響時得出，在固定超聲照射能量和照射時間的條件下，不同頻率超聲都能獲得較好的溶栓率，然而效果與頻率成負相關(guān)，即頻率越高，溶栓率則呈下降趨勢。這可能是因為，熱效應(yīng)使得高頻率損失過多能量，而低頻超聲更易于激發(fā)空化效應(yīng)并能在組織內(nèi)產(chǎn)生更強的機械破碎作用。中國專利ZL02149762.1中通過輻射超聲波，利用超聲波的空化作用達到優(yōu)質(zhì)清洗的目的。中國專利ZL01123889.5公布了一種食品快速冷凍或冷卻的裝置。中國專利ZL02241523.8、ZL200510060873.2、ZL95107114.9公布了通過改善冷凍裝置達到快速冷凍物品的目的。中國專利ZL20148455.4公布了超聲波應(yīng)用于除去廢水中揮發(fā)性物質(zhì)的方法。超聲波在冷凍方面的專利有中國專利ZL200710134436.X，用低頻超聲波改善速凍果蔬解凍品質(zhì)的方法，但是該專利僅使用20-24kHz這一很短的低頻率，且使用的為單頻率，沒有根據(jù)果蔬凍結(jié)過程和冰晶形成的特點選擇更為合適的超聲波處理條件。荔枝以色鮮、味美、營養(yǎng)豐富而深受消費者的喜愛。但由于生產(chǎn)的季節(jié)性和耐貯性的限制，大大縮短了供應(yīng)期，遠遠滿足不了市場的需求。為達到荔枝周年均衡上市的目的，速凍加工是一種較為理想的保鮮方法。速凍加工能保持荔枝原有的新鮮風(fēng)味及品質(zhì)，將變頻超聲波應(yīng)用于普通的冷凍荔枝的方法可以提高冷凍速度，縮短冷凍時間，并有利于長時間的保存。綜上所述，采用現(xiàn)有的關(guān)于食品快速冷凍的技術(shù)如風(fēng)冷法、平板接觸法、循環(huán)鹽水法和液氮冷凍法冷凍荔枝鮮果存在以下缺陷:I)傳統(tǒng)的方法凍結(jié)速度太慢，且形成的冰晶尺寸大分布不均，對細胞膜和結(jié)構(gòu)造成一定程度的損害。2)傳統(tǒng)冷凍方法能耗大,冷凍產(chǎn)品溫度不均一。3)單頻率的超聲波輔助冷凍法受到單一頻率的限制，不能使超聲波的空穴作用效果最大化。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種采用變頻超聲波強化提高荔枝冷凍速度與品質(zhì)的方法，提高冷凍速度、改善冷凍荔枝品質(zhì)，減少在冷凍過程中冰晶對細胞及荔枝組織造成損害。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):變頻超聲波強化提高荔枝冷凍速度與品質(zhì)的方法，包括以下步驟:對鮮荔枝進行預(yù)處理后進行預(yù)冷，再加入冷凍液進行浸潰，同時進行變頻超聲波處理。所述變頻超聲波處理，具體為:采用功率為40 300W的超聲波，先在20 40kHz的頻率下處理時間20 60s，然后再將頻率升高至40 80kHz在相同功率下處理20 60s。所述對鮮荔枝進行預(yù)處理，具體為:對鮮荔枝進行清洗、挑揀。所述預(yù)冷，具體為:預(yù)冷卻至4°C。所述浸潰，具體為:采用-18 _20°C冷凍液進行浸潰。所述冷凍液為50%(v/v)的乙二醇水溶液或者50%(v/v)的乙醇水溶液。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果:I)本發(fā)明的方法得到的晶體更細、大小更加一致。形成的晶體只有30%以下達到50 μ m或以上，而未采用超聲波處理的樣品產(chǎn)生的晶體則有60%達到50 μ m或者以上。2)采用本發(fā)明的方法，凍結(jié)速度得到提高，相比未使用超聲波處理樣品縮短凍結(jié)時間15%以上(P〈0.05)，得到食品品質(zhì)更好的產(chǎn)品。3)相比未使用超聲波處理樣品，解凍后汁液損失降低50%以上(P〈0.05)。4)該方法速凍的荔枝在凍藏I年后，色澤依然沒有明顯變化。


圖1為本發(fā)明的實施例采用的超聲波處理裝置的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1圖1為本實施例采用的超聲波處理裝置的示意圖。如圖所示，包括超聲波處理槽
2、T型熱電偶3、多通道數(shù)據(jù)記錄器4、多個超聲波換能器7、超聲波控制面板8，超聲波處理槽2的上方設(shè)有循環(huán)冷凍液進口 1，下方設(shè)有循環(huán)冷凍液出口 6，內(nèi)部設(shè)有用于盛放樣品的鐵絲框；Τ型熱電偶3在使用時與樣品5相接觸，用于測量樣品5的冷凍溫度變化；多個超聲波換能器7均布在超聲波處理槽2的底部，分別與超聲波控制面板連接。本實施例的變頻超聲波強化提高荔枝冷凍速度與品質(zhì)的方法，包括以下步驟:購到采摘不超過24h的新鮮桂味荔枝，洗凈，挑揀去除已經(jīng)腐敗不宜凍藏的原料。稱取24kg，置于4°C冷庫中預(yù)冷到4°C。取預(yù)冷好的桂味荔枝插上T型熱電偶放入超聲波處理槽，超聲波處理槽中溫度在_18°C以下，冷凍劑為50%乙二醇水溶液(v/v)，料液比為1:50，開始記錄桂味荔枝中心溫度。待降至冰點附近，變換超聲波頻率輔助冷凍荔枝至_18°C，冷凍結(jié)束，取出桂味荔枝。變頻超聲波處理條件為:功率為40W，20kHz頻率處理60s，然后采用40kHz處理60s。形成的晶體尺寸只有25%在50μπι或以上。荔枝果肉中心特征凍結(jié)時間(由_1°C降至_7°C所需時間)相比沒有超聲處理的桂味荔枝縮短了 15%(P〈0.05)，相比40W，20kHz頻率超聲處理的桂味荔枝縮短了 10% (P〈0.05);解凍后汁液流失率相比沒有超聲處理的桂味荔枝減少了 30%(P〈0.05)，相比40W，20kHz頻率超聲處理的桂味荔枝減少了 20%(P〈0.05)，與_18°C冷庫凍藏I年表皮顏色沒有發(fā)生明顯變化。實施例2本實施例采用的超聲波處理裝置與實施例1同，變頻超聲波強化提高荔枝冷凍速度與品質(zhì)的方法，包括以下步驟:購到采摘不超過24h的新鮮妃子笑荔枝，洗凈，挑揀去除已經(jīng)腐敗不宜凍藏的原料。稱取360g，預(yù)冷到4°C。取預(yù)冷好的妃子笑插上T型熱電偶放入超聲波處理槽，超聲波處理槽中溫度在-18°C以下，冷凍劑為50%乙醇水溶液(v/v)，料液比為1:40，開始記錄妃子笑中心溫度。待降至冰點附近，變換超聲波頻率輔助冷凍荔枝至-20°C，冷凍結(jié)束，取出妃子笑。變頻超聲波處理條件為:功率為100W，30kHz頻率處理40s，然后采用80kHz處理40s。形成的晶體尺寸只有30%在50 μ m或以上。食品中心特征凍結(jié)時間(由_1°C降至_7°C所需時間)相比沒有超聲處理的妃子笑縮短了 12% (P<0.05),相比100W，30kHz頻率超聲處理的桂味荔枝縮短了 9% (P〈0.05);解凍后汁液流失率相比沒有超聲處理的妃子笑減少了 8% (P〈0.05)，相比100W，30kHz頻率超聲處理的桂味荔枝減少了 20% (P<0.05);與-18°C冷庫凍藏I年依然沒有發(fā)生顏色變化。實施例3本實施例采用的超聲波處理裝置與實施例1同，變頻超聲波強化提高荔枝冷凍速度與品質(zhì)的方法，包括以下步驟:購到采摘不超過24h的新鮮掛綠荔枝，洗凈，挑揀去除已經(jīng)腐敗不宜凍藏的原料。稱取360g，預(yù)冷到4°C。取預(yù)冷好的掛綠插上T型熱電偶放入超聲波處理槽，超聲波處理槽中溫度在_18°C以下，冷凍劑為50%乙醇水溶液(v/v)，料液比為1:40，開始記錄掛綠的中心溫度。待降至冰點附近，變換超聲波頻率輔助冷凍荔枝至_18°C，冷凍結(jié)束，取出掛綠。變頻超聲波處理條件為:功率為300W，40kHz頻率處理20s，然后采用80kHz處理20s。形成的晶體尺寸只有22%在50 μ m或以上。食品中心特征凍結(jié)時間(由_1°C降至_7°C所需時間)相比沒有超聲處理的掛綠縮短了 15% (P〈0.05)，相比300W，40kHz頻率超聲處理的桂味荔枝縮短了 11% (P〈0.05);解凍后汁液流失率相比沒有超聲處理的淮枝荔枝減少了 40% (P〈0.05)，相比300W，40kHz頻率超聲處理的桂味荔枝減少了 22% (P<0.05)；與-18°C冷庫凍藏I年依然沒有發(fā)生顏色變化。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.變頻超聲波強化提高荔枝冷凍速度與品質(zhì)的方法，其特征在于，包括以下步驟: 對鮮荔枝進行預(yù)處理后進行預(yù)冷，再加入冷凍液進行浸潰，同時進行變頻超聲波處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻超聲波強化提高荔枝冷凍速度與品質(zhì)的方法，所述變頻超聲波處理，具體為: 采用功率為40 300W的超聲波，先在20 40kHz的頻率下處理時間20 60s，然后再將頻率升高至40 80kHz在相同功率下處理20 60s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻超聲波強化提高荔枝冷凍速度與品質(zhì)的方法，所述對鮮荔枝進行預(yù)處理，具體為:對鮮荔枝進行清洗、挑揀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻超聲波強化提高荔枝冷凍速度與品質(zhì)的方法，所述預(yù)冷，具體為:預(yù)冷卻至4°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻超聲波強化提高荔枝冷凍速度與品質(zhì)的方法，所述浸潰，具體為:采用-18 _20°C冷凍液進行浸潰。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變頻超聲波強化提高荔枝冷凍速度與品質(zhì)的方法，所述冷凍液為50%(v/v)的乙二醇水溶液或者50%(v/v)的乙醇水溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了變頻超聲波強化提高荔枝冷凍速度與品質(zhì)的方法，包括以下步驟對鮮荔枝進行預(yù)處理后進行預(yù)冷，再加入冷凍液進行浸漬，同時進行變頻超聲波處理采用功率為40～300W的超聲波，先在20～40kHz的頻率下處理時間20～60s，然后再將頻率升高至40～80kHz在相同功率下處理20～60s。本發(fā)明的方法能夠提高荔枝冷凍的速度，縮短冷凍時間，減低解凍后的汁液流失率。
文檔編號A23B7/05GK103168828SQ20131010026
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者孫大文, 胡芬, 曾新安, 張志航, 高文宏 申請人:華南理工大學(xué)